—種采用數(shù)字式壓力表的無損管路氣密性檢測技術(shù)

蘇瑞 楊俊磊 王方

摘要：常見金屬管路的氣密性檢查方式均需對管路額外加工、產(chǎn)生管路損耗。為解決氣體流場測量探頭在生產(chǎn)過程中的氣密性檢查問題，本文通過對比常見金屬管路連接方式，提出一種采用彈性材料密封的解決方案，達到無損檢測的目的，并通過生產(chǎn)應(yīng)用，證實了該方案在提高生產(chǎn)效率方面的有效性。

關(guān)鍵詞：無損;細管;氣密檢測

中圖分類號：TP274 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0143-02

0引言

在氣體流場的壓力測量中，要求對被測設(shè)備外形的改變盡可能小，因此測壓裝置通常采用毛細管引出被測壓力。在設(shè)備表面固定、直接引壓的應(yīng)用場合中，毛細管通常采用的非金屬材料有尼龍、聚氨酯和特氟龍材料，使用溫度范圍不超過200℃;超過該溫度范圍通常采用金屬管，如總壓測頭、測量耙和空速管等;在一些高溫測量場合中，甚至用到定制的特種金屬毛細管。

測壓類傳感器或測量耙在生產(chǎn)完成后均安裝設(shè)計成熟的管路接口，便于進行氣密性檢查;但在生產(chǎn)過程中由于管路無法連接，通常不進行氣密性檢查，往往無法及時檢出加工過程中常出現(xiàn)的管路成型損傷和焊接質(zhì)量問題，而成品階段檢出問題時，已無法補救，只能整體報廢。為保證成品率，小批量生產(chǎn)的備件量達2倍以上。本文介紹一種無損的毛細管氣密性檢測夾具，可在每一步關(guān)鍵工序完成后進行氣密檢測，有利于及時發(fā)現(xiàn)問題并修補，降低備件數(shù)量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

1常見金屬管路連接方式

金屬管的相互連接通常采用的方式有焊接和接管咀，金屬管與非金屬管路連接通常采用無擴口連接方式。圖1所示為典型的毛細管與寶塔接頭的釬焊連接，圖2所示為標(biāo)準(zhǔn)接管咀連接方式，圖3所示為金屬管的無擴口連接方式。

焊接對管路產(chǎn)生永久性的結(jié)構(gòu)改變，焊接時的高溫也會影響管路材料的物理特性。焊接后不易拆除，拆除時需截斷已使用部分，如需多次檢測，對管路長度的損耗巨大。

接管咀連接方式一般會對管路端頭加工擴口或球形凸起，對于毛細管而言加工較為困難，在拆除時同樣損耗管路。

管路損耗提高了訂貨要求，尤其采用特種金屬毛細管時，管路長度超規(guī)定制進一步增加成本。

2無損氣密檢測夾具設(shè)計

2.1設(shè)計原理

以測量耙和空速管為例，生產(chǎn)過程中進行氣密性檢測時，通常封堵進氣口，自引氣端的毛細管光管段連接氣源進行測試。該檢測夾具需對二者的管徑進行變換，并實現(xiàn)毛細管光管段的無損氣密連接。管徑變換由轉(zhuǎn)接零件完成，設(shè)計核心在于光管的無損氣密連接。

實現(xiàn)零件密封的主要方式有熔接和材料變形。熔接的主要工藝是焊接，由于該工藝較復(fù)雜，對管路影響大，重復(fù)拆裝困難，因此考慮采取材料變形方式，借鑒接管咀結(jié)構(gòu)，在壓緊材料方面進行適應(yīng)性設(shè)計。

對管路進行壓緊密封時可從內(nèi)壁和外壁兩個方向進行。圖2所示即為自內(nèi)壁壓緊實現(xiàn)封邊，不能實現(xiàn)無損效果。當(dāng)采用外壁密封時，金屬密封墊的擠壓變形量達到塑性變形，為避免硬度較大的金屬密封件擠壓變形后無法拆卸，使用形變量大的橡膠材料作為變形密封件。

2.2夾具結(jié)構(gòu)

該無損檢測夾具的結(jié)構(gòu)如圖4所示，分別由外套螺母、墊片、錐封墊圈及轉(zhuǎn)接件組成，其中錐封墊圈采用橡膠1250，其余零件均采用金屬材料加工。

如圖4所示，轉(zhuǎn)接件一端連接待測金屬管，另一端通過螺紋密封與壓力源連接。外套螺母將錐封墊圈向轉(zhuǎn)接件擠壓，錐封墊圈變形后同時擠緊轉(zhuǎn)接件右端的錐形面和金屬管的管壁，從而實現(xiàn)金屬管與轉(zhuǎn)接件密封。

密封效果與零件的密封接觸面和彈性材料有關(guān)。在本設(shè)計中，轉(zhuǎn)接件和錐封墊片的密封面采取74°錐面，控制錐封墊圈受到擠壓時的形變方向，并要求密封面的粗糙度不低于3.2um。錐封墊圈采用橡膠材料，用于靜密封時表面粗糙度應(yīng)不低于6.3um，壓縮量取10%～15%。

為適配多種管徑，外套螺母的中心孔較大，不利于控制錐封墊圈的壓縮變形。在外套螺母和錐封墊圈之間加裝墊片可有效解決該問題，墊片中心孔與被測管路外徑間隙配合。

通過選配不同中心孔的錐封墊圈和墊片，可實現(xiàn)多種不同管徑的管路檢測。該結(jié)構(gòu)選配零件數(shù)量少、外形簡單，易于加工。該夾具操作簡便，保障工具種類少，單人使用活口扳手即可實現(xiàn)。

3應(yīng)用實例

該無損氣密檢測夾具已在空速管生產(chǎn)中投入使用，圖5所示為焊接工序后進行管路密封性檢測的施工現(xiàn)場圖，手動氣壓臺左側(cè)通過該夾具固定待測零件，右側(cè)安裝氣壓表。測試條件為施加101kPa壓力，3min后壓力下降不允許超過300Pa。

在該批次的空速管生產(chǎn)中，由于增加過程檢驗，成品率從原來的60%提升到95%以上，質(zhì)量控制效果顯著。

4結(jié)語

本文提出一種無損氣密檢測夾具的設(shè)計方案，具有結(jié)構(gòu)簡單、拆卸方便、測量效率高的特點，且通用性強、可重復(fù)利用。該檢測夾具使生產(chǎn)測壓設(shè)備過程中的氣密性檢查問題易于實現(xiàn)，通過增加關(guān)鍵工序后的質(zhì)量控制點來及時發(fā)現(xiàn)并處理問題，保證最終的成品率，從而減少備件投入，降低管路損耗，提高生產(chǎn)效率并節(jié)約成本。